这个Bug的排查之路,真的太有趣了。 (上)

简介: 这个Bug的排查之路,真的太有趣了。 (上)


在《深入理解Java虚拟机》一书中有这样一段代码:

public class VolatileTest {
    public static volatile int race = 0;
    public static void increase() {
        race++;
    }
    private static final int THREADS_COUNT=20;
    public static void main(String[] args) {
        Thread[] threads = new Thread[THREADS_COUNT];
        for(int i = 0; i < THREADS_COUNT; i++){
           new Thread(new Runnable() {
               @Override
               public void run() {
                   for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                       increase();
                   }
               }
           }).start();
        }
        //等待所有累加线程都结束
        while(Thread.activeCount()>1)
            Thread.yield();
        System.out.println(race);
    }
}

你看到这段代码的第一反应是什么?

是不是关注点都在 volatile 关键字上。

甚至马上就要开始脱口而出:volatile 只保证可见性,不保证原子性。而代码中的 race++ 不是原子性的操作,巴拉巴拉巴拉...

反正我就是这样的:


image.jpeg


当他把代码发给我,我在 idea 里面一粘贴,然后把 main 方法运行起来后,神奇的事情出现了。

这个代码真的没有执行到输出语句,也没有任何报错。

看起来就像是死循环了一样。

不信的话,你也可以放到你的 idea 里面去执行一下。

等等......

死循环?

代码里面不是就有一个死循环吗?

//等待所有累加线程都结束
while(Thread.activeCount()>1)
    Thread.yield();

这段代码能有什么小心思呢?看起来人畜无害啊。

但是程序员的直觉告诉我,这个地方就是有问题的。

活跃线程一直是大于 1 的,所以导致 while 一直在死循环。

算了,不想了,先 Debug 看一眼吧。

Debug 了两遍之后,我才发现,这个事情,有点意思了。

因为 Debug 的情况下,程序竟然正常结束了。


image.png

啥情况啊?

分析一波走起。


为啥停不下来?


我是怎么分析这个问题的呢。

我就把程序又 Run 了起来,控制台还是啥输出都没有。

我就盯着这个控制台想啊,会是啥原因呢?

这样干看着也不是办法啊。

反正我现在就是咬死这个 while 循环是有问题的,所以为了排除其他的干扰项。

我把程序简化到了这个样子:

public class VolatileTest {
    public static volatile int race = 0;
    public static void main(String[] args) {
        while(Thread.activeCount()>1)
            Thread.yield();
        System.out.println("race = " + race);
    }
}

运行起来之后,还是没有执行到输出语句,也就侧面证实了我的想法:while 循环有问题。

而 while 循环的条件就是 Thread.activeCount()>1

朝着这个方向继续想下去,就是看看当前活跃线程到底有几个。

于是程序又可以简化成这样:

image.png

直接运行看到输出结果是 2

image.png

用 Debug 模式运行时返回的是 1。

对比这运行结果,我心里基本上就有数了。

先看一下这个 activeCount 方法是干啥的:

image.png

注意看画着下划线的地方:

返回的值是一个 estimate。

estimate 是啥?

image.png

你看,又在我这里学一个高级词汇。真是 very good。

返回的是一个预估值。

为什么呢?

因为我们调用这个方法的一刻获取到值之后,线程数还是在动态变化的。

也就是说返回的值只代表你调用的那一刻有几个活跃线程,也许当你调用完成后,有一个线程就立马嗝屁了。

所以,这个值是个预估值。

这一瞬间,我突然想到了量子力学中的测不准原理。

image.png

你不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度,就像在多线程高并发的情况下你不可能同时知道调用 activeCount 方法得到的值和你要用这个值的时刻,这个值的真实值是多少。

你看,刚学完英语又学量子力学。

image.png

好了,回到程序里面。

虽然注释里面说了返回值是 estimate 的,但是在我们的程序中,并不存在这样的问题。

看到 activeCount 方法的实现之后:

public static int activeCount() {
    return currentThread().getThreadGroup().activeCount();
}

我又想到,既然在直接 Run 的情况下,程序返回的数是 2,那我看看到底有那些线程呢?

其实最开始我想着去 Debug 一下的,但是 Debug 的情况下,返回的数是 1。我意识到,这个问题肯定和 idea 有关,而且必须得用日志调试大法才能知道原因。

于是,我把程序改成了这样:

image.png


直接 Run 起来,可以看到,确实有两个线程。

一个是 main 线程,我们熟悉。

一个是 Monitor Ctrl-Break 线程,我不认识。

但是当我用 Debug 的方式运行的时候,有意思的事情就发生了:

image.png

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